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第2章 基因和染色体的关系
第1节 减数分裂和受精作用
第2章基因和染色体的关系
第一节　减数分裂和受精作用（第1课时）
有丝分裂：真核生物产生体细胞的分裂方式。形成的子代细胞与亲代细胞染色体数目相同。
染色体
亲代细胞
子代细胞
复制
平均分配
特点：染色体复制一次，细胞分裂一次。
结果：子细胞和亲代细胞染色体数相同。
温故知新：
间期：DNA复制、蛋白质合成；
前期：膜仁消失显两体；
中期：形定数晰赤道齐；
后期：粒裂数增均两极；
末期：膜仁重现两体失。
问题探讨
在腐烂的水果周围常可看到飞舞的果蝇。果蝇的生长周期短，繁殖快，染色体少且容易观察，是遗传学上常用的实验材料。
插图是黑腹果蝇雌雄个体的体细胞和配子的染色体示意图。
1.配子的染色体与体细胞的染色体有什么差别？
2.针对插图，你还能提出什么问题或猜想？
⑴配子中的染色体数目是体细胞中的一半；
⑵配子的染色体是由体细胞的每对同源染色体中的一条组合而成的。
配子形成的细胞分裂方式是什么？
魏斯曼的预测：
魏斯曼(1834-1914)
August Weismann，德国动物学家
与孟德尔同时代的德国动物学家魏斯曼（A.Weismann，1834—1914）从理论上可以预测：在精子和卵细胞成熟的过程中，必然有一个特殊的过程使染色体数目减少一半；受精时，精子和卵细胞融合，染色体数目得以恢复正常。
这个天才的预见被其他科学家通过显微镜观察所证实。
魏斯曼预言的这个特殊的过程，实际上是一种特殊方式的有丝分裂——减数分裂。
范围：
一、减数分裂
1.概念：
(P22)
减数分裂是进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。
进行有性生殖的生物。
特点：
染色体只复制一次，而细胞连续分裂两次。
结果：
成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。
2.精子的形成过程
精原细胞
初级精母细胞
次级精母细胞
精细胞
精子
（1）场所：
（2）精子的形成过程：
体细胞
细胞分裂、分化
更多的精原细胞
有丝分裂
精子是在 中 形成；
睾丸中有原始的雄性生殖细胞—— 。
睾丸的曲细精管
精原细胞
(1)间期
减数第一次分裂前的间期：
精原细胞
初级精母细胞
染色体复制
体积增大
特点：
结果：
复制后的细胞名称：
每条染色体形成2条姐妹染色单体，DNA数目加倍
初级精母细胞
●体积增大，染色体复制，成为初级精母细胞
●复制后的每条染色体都由两条姐妹染色单体构成，由同一个着丝粒连接
●染色体呈染色质丝的状态。
(2)减数第一次分裂——前期（四分体时期）
初级精母细胞
初级精母细胞
同源染色体联会，形成四分体，
四分体中非姐妹染色单体间交叉互换
特点：●分散的染色体缩短变粗并两两配对，同源染色体两两配对的现象叫联会
●联会后的每对同源染色体含有四条姐妹染色单体，叫做四分体
●四分体中的非姐妹染色单体经常缠绕并交换相应片段（互换）。
A
B
C
D
非同源染色体：
是指形态和大小各不相同；且在减数分裂过程中不配对的染色体。
同源染色体：
是指减数分裂过程中配对的两条染色体，形态和大小一般相同；一条来自父方，一条来自母方。（一般用不同的颜色来表示）
同源染色体：
非同源染色体：
A与B、C与D
A与C、A与D、B与C、B与D
注意几个概念：1.同源染色体与非同源染色体
注意几个概念：3.联会与四分体
联会：
四分体：
1个四分体= 对同源染色体= 条染色体= 条染色单体= 个DNA
1
2
4
4
交叉互换：
4.互换（可能进行）
同源染色体两两配对的现象
联会后的每对同源染色体中，含有四条染色单体，叫做一个四分体。（从染色单体的角度考虑）
四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体发生部分片段的交换现象。
注意几个概念：2.姐妹染色单体与非姐妹染色单体
姐妹染色单体：
姐妹染色单体：
非姐妹染色单体：
a与a′、 b与b′、 c与c′、 d与d′
a与b、 a与b′、 a′与b、 a′与b′
非姐妹染色单体：
A
B
C
D
a
a'
b
b'
c
c'
d
d'
是指同一个着丝粒连接着的两条染色单体。
没有连接在同一个着丝粒连着的两条染色单体。
A与B的关系？
A与C的关系？
a与a′的关系？
a与b′的关系？
A和B合称什么？
（同源染色体）
（非同源染色体）
（姐妹染色单体）
（非姐妹染色单体）
（四分体）
练一练
数量？
2.同源染色体是（ ）
A.一条染色体复制形成的两条染色体
B.分别来自父方和母方的两条染色体
C.形态特征大体相同的两条染色体
D.减数分裂中联会的两条染色体
D
姐妹染色体
大小、形态要基本相同
一条来自父方，一条来自母方
(4)减数分裂Ⅰ的中期
特点：● 各对同源染色体排列在细胞中央的赤道板两侧
● 每条染色体的着丝粒都附着在纺锤丝上。
同源染色体排列在赤道板两侧
(5)减数分裂Ⅰ的后期
或
初级精母细胞
初级精母细胞
特点：● 在纺锤丝的牵引下，配对的两条同源染色体彼此分离，分别移向细胞两极
● 细胞的两极只得到各对同源染色体中的一条，非同源染色体自由组合
(6)减数分裂Ⅰ的末期
特点：● 在两组染色体到达细胞的两极后，一个初级精母细胞形成两个次级精母细胞
● 细胞的每一极只得到各对同源染色体中的一条
结果：每个次级精母细胞不含同源染色体、染色体数目和核DNA数目均为初级精母细胞的一半。
(7)减数分裂 II 前期
减数第一次分裂末期直接进入减数第二次分裂前期，没有间期，或者间期时间很短，染色体不再复制。
无同源染色体，染色体散乱分布。
(8)减数分裂 II 中期
每条染色体的着丝粒排列的赤道板上。
减数分裂 II （同有丝分裂，无同源染色体）
(9)减数分裂 II 后期
着丝粒分裂，两条姐妹染色单体彼此分开，
成为两条染色体，两条染色体向两极移动。
染色体数目暂时加倍，姐妹染色单体消失
(10)减数分裂 II 末期
两个次级精母细胞形成四个精细胞。
结果：4个精细胞形成4个2种精子（只考虑染色体间的不同）每个精细胞DNA、染色体相对体细胞均减半！
1个精原细胞
1个初级精母细胞
2个次级精母细胞
4个精细胞
减数分裂前的间期：　
前期：联会、四分体（非姐妹染色单体互换）
末期：形成4个精细胞
4个精子
变形
中期：同源染色体排列在赤道板两侧
后期：同源染色体分离，非同源染色体自由组合
精子形成过程：
染色体数减半
无同源染色体
末期：形成2个次级精母细胞
前期：染色体散乱分布
中期：染色体的着丝粒排列在赤道板上
后期：着丝粒分裂，姐妹染色单体分开
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
染色体复制、细胞体积增大
二、卵细胞的形成过程
1.卵细胞的形成场所：
卵巢(人和其他哺乳动物)
卵巢位于腹腔内，内部有许多发育程度不同的卵泡，在卵泡中央的一个细胞将会发育为卵细胞
2.分裂方式：
卵原细胞
有丝分裂
卵原细胞
减数分裂
卵细胞
二、卵细胞的形成过程
3.过程：
初级卵母细胞
次级卵母细胞
第一极体
减数分裂Ⅰ
减数分裂Ⅱ
三、精子与卵细胞形成过程的异同点
精子的形成 卵细胞的形成
不同点 产生部位
原始生殖细胞
是否变形
细胞质分裂是否均等
结果
相同点
睾丸
卵巢
精原细胞
卵原细胞
是
否
是
减I不均等分裂；次级卵母细胞减II时也不均等分裂，第一极体减II时均等分裂
一个精原细胞经减数分裂产生4个精子
一个卵原细胞经减数分裂产生1个卵细胞和3个极体（核）
染色体的行为变化相同，即染色体先复制，在第一次分裂时同源染色体联会，非姐妹染色体交叉互换，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，第一次分裂结束后染色体数目减半；第二次分裂时着丝点分裂，姐妹染色单体分离
四、配子多样性及原因
1、1个精原细胞形成几个精子，种类又是如何呢？
2、1个卵原细胞形成卵细胞的个数及种类是怎样的？极体又是怎样的呢？
3、1个含2对同源染色体的雄性个体在减数分裂中能形成几种精子？（只考虑染色体间的不同）。
4、 1个含3对同源染色体的雄性个体在减数分裂中能形成几种精子？（只考虑染色体间的不同）。
5、1个含n对同源染色体的雄性个体在减数分裂中能形成几种雄配子（只考虑染色体间的不同）
4个；只考虑染色体间的不同时有2种；若考虑姐妹染色单体间的交叉互换等，有4种
卵细胞：1个1种； 极体：3个，如只考虑染色体间的不同，有2种，若考虑姐妹染色单体间的交叉互换等，有3种。
4种
2×2×2=8种
2n种
减数分裂产生配子多样性：
①（减Ⅰ后期）非同源染色体自由组合；②（减Ⅰ前期）同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换
复制
染色体数减半
间期 减Ⅰ前 减Ⅰ中 减Ⅰ后 减Ⅰ末 减Ⅱ前 减Ⅱ中 减Ⅱ后 减Ⅱ末
染色体
染色 单体
核DNA
4
4
4
4
2
2
2
4
2
0-4
2-4
4
0
4
4
4
2
2
2
2
4
4
2
2
2
0
2
五、染色体和核DNA等的变化
间期
减Ⅰ前期
减Ⅰ中期
减Ⅰ后期
减Ⅰ末期
n
2n
3n
4n
减Ⅱ前期
减Ⅱ中期
减Ⅱ后期
减Ⅱ末期
染色体数
细胞一分为二
着丝 粒分裂
细胞一分为二
核DNA数
复制
染色单体数
同源染色体数
核ＤＮＡ数目增加：间期（ＤＮＡ复制）染色单体出现
染色体数增加：减数第二次分裂后期（着丝粒分裂） 染色单体消失
数目减少：细胞质分裂时
五、减数分裂过程中相关曲线变化
次级精母细胞
精原细胞
初级精母细胞
精细胞
DNA复制
着丝粒分裂
1
2
4. 每条染色体上DNA数量变化曲线
典例分析
1.下图表示雄果蝇进行某种细胞分裂时，处于四个不同阶段的细胞(Ⅰ～Ⅳ)中
遗传物质或其载体(①～③)的数量。下列表述与图中信息相符的是(　　)
A.Ⅱ所处阶段可发生非同源染色体的自由组合
B.Ⅲ代表初级精母细胞
C.②代表染色体
D.Ⅰ～Ⅳ中③的数量比是2∶4∶4∶1
A
六、细胞分裂相关图判断(四看法)
奇数：
偶数
一看染色体数目
二看有无同源染色体
无：
有
三看同源染色体行为
出现联会、四分体、同源染色体分离、同源染色体位于赤道板两侧
减Ⅰ
无上述行为
有丝分裂
四看细胞质分裂
减Ⅱ、且无同源染色体
减Ⅱ
【拓展提升】：判断下图各属于何种分裂？哪个时期？
A B C
有丝分裂前期
减数分裂Ⅰ前期
减数分裂Ⅱ前期
D E F
有丝分裂中期
减数分裂Ⅰ中期
减数分裂Ⅱ中期
G H I
有丝分裂后期
减数分裂Ⅰ后期
减数分裂Ⅱ后期
典例分析
4.如图为某哺乳动物体内的一组细胞分裂示意图，据图分析错误的是（ ）
A．②产生的子细胞一定为精细胞
B．图中属于减数分裂过程的有①②④
C．④中有4条染色体，8条染色单体及8个DNA分子
D．③细胞处于有丝分裂中期，无同源染色体和四分体
D
一. 探究 实践：
1.观察目的：
通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片，识别减数分裂不同阶段的染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。
2.选材要求：
①细胞内染色体数量较少。
②选择雄性个体的生殖器官进行取材观察。
观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
3.观察步骤
先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂中期、后
期和减数第二次分裂中期、后期的细胞，再在高
倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目
根据观察结果，尽可能多地绘制减数分裂不同时
期的细胞简图
在低倍镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。
绘图
低倍镜观察
高倍镜观察
4.观察结果
减数分裂Ⅰ中期
减数分裂Ⅰ后期
减数分裂Ⅰ前期
减数分裂Ⅰ前期
减数分裂Ⅱ后期
减数分裂Ⅱ末期
减数分裂Ⅱ中期
减数分裂Ⅰ末期
二. 受精作用
1.概念：精子和卵细胞相互识别、融合成为受精卵的过程。
2.过程：
识别→进入→融合
①精子的头部进入卵细胞，尾部留在外面
②卵细胞的细胞膜发生复杂的生理反应，阻止其他精子进入
③精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合，使彼此的染色体会合在一起。
受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞的数目，其中有一半的染色体来自精子，另一半来自卵细胞。
3.结果:
受精卵
细胞核：
细胞质：
几乎全由卵细胞提供
精子的核+卵细胞核
注意：
①精卵相互识别的基础：
②精卵融合体现：
③受精卵中遗传物质的来源：
细胞膜上的糖蛋白
细胞膜的流动性
①核内DNA：一半来自精子(父方)，一半来自卵细胞(母方)
②细胞质：几乎都来自卵细胞(母方)
受精卵
受精作用
来自精子
来自卵细胞
质DNA
① 减数分裂和受精作用保证了每种生物前后代染色体数目的恒定，维持了生物遗传的稳定性。
② 通过有性生殖，新一代继承了父母双方的遗传物质。
③ 在有性生殖的过程中，减数分裂形成的配子，其染色体组合具有多样性，加上受精过程中卵细胞和精子结合的随机性，（交叉互换），同一双亲的后代呈现多样性。这种多样性有利于适应多变的自然环境，有利于生物在自然选择中进化。
④ 减数分裂和受精作用对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。
4.减数分裂和受精作用的意义:
1.下图表示某生物几种细胞分裂过程中的染色体数目变化,下列有关说法正确的是(　　)
A.AB段细胞中一定不存在同源染色体
B.仅BC段细胞中没有同源染色体
C.E点染色体加倍的原因是染色体复制
D.FG段细胞中染色体数目∶核DNA分子数目=1∶1
D
每一种生物在繁衍过程中，既保持遗传的稳定性，又表现出遗传的多样性。试从配子形成和受精作用方面进行概括。
遗传稳定性 遗传多样性
配子形成
受精作用
每个配子染色体数目
均为体细胞的一半
配子种类繁多
雌雄配子结合后染色体数
目恢复体细胞染色体数目
雌雄配子随机结合
补充：被子植物的双受精作用
子房
子房壁
胚珠
胚囊
珠被
1个卵细胞
2个极核
子叶
胚芽
胚轴
胚根
胚
受精极核
胚乳
种皮
种
子
果皮
果
实
2N
2N
2N
2N
3N
3N
2N
2N
受
精卵
+1个精子
+1精子
N + N
2N + N
精子的形成 卵细胞的形成 有丝分裂
发生场所
分裂起点 _____细胞 _____细胞 ____细胞
分裂特点 复制___次，分裂__次，
___细胞周期
细胞质分裂 ____分裂 _______分裂 ___分裂
子细胞个数 1个精原细胞形成 ___个___种精子 1个卵原细胞形成 __个___种卵细胞 和__个___种极体 1个体细胞形成__个__种体细胞
染色体数目 与亲代细胞_____
是否变形
睾丸
卵巢
精原
卵原
体
1
1
有
均等
不均等
均等
4
2
1
1
3
2
2
1
相同
变形
不变形
不变形
非高度分化的体细胞
复制__次，分裂___次，___细胞周期
1
2
无
是亲代细胞的_____
一半

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